典型事故安全分析與防止措施

典型事故安全分析與防止措施劉鵬軍中國鐵建重工集團2016年10月內(nèi)容提綱

1、盾構(gòu)施工事故

2、盾構(gòu)機機械事故

盾構(gòu)施工過程中，常常出現(xiàn)這樣那樣的問題，輕則形象正常施工，重則帶來嚴(yán)重事故，造成重大經(jīng)濟損失，這里討論的施工事故或技術(shù)難點，是指那些本來可實現(xiàn)通過對施工環(huán)境的研究、預(yù)測并采取相應(yīng)的對策后，可以避免的一系列有關(guān)工程安全、質(zhì)量和工期延誤的施工問題。一、盾構(gòu)施工事故問題

1、噴涌噴涌是在施工中常見問題（土壓盾構(gòu)），噴涌形成的施工環(huán)境：

a、富水砂土層引發(fā)噴涌；

b、富水?dāng)嗔岩l(fā)噴涌；

c、江河下隔水層被擊穿引發(fā)噴涌；d、已成隧道滲流匯水到開挖面引發(fā)噴涌；e、泥餅引發(fā)噴涌等五方面為主。一、盾構(gòu)施工事故噴涌預(yù)防措施：在施工中通過對圍巖的分析不難判斷造成噴涌的原因。其處理基本思路就是尋找出造成的原因，具體預(yù)防措施如下：在富水砂層中，其處理方法是加入適量的添加劑，比如盾構(gòu)機的砂層或中微風(fēng)化中施工時，加入適量的的膨潤土泥漿，高分子聚合物等以改善渣土的和易性。在自立性好的地層中止水，如果管片同步注漿不充分，應(yīng)該再通過管片進行雙液注漿，以盡快封堵隧道背后的匯水通道在粘性土中防止噴涌的方法是防止結(jié)泥餅。事故處理：采用向塌方區(qū)回填C15混凝土措施處理，共回填了近60m3混凝土。土。三號線大－瀝區(qū)間（隧道上部砂層）螺旋輸送機噴涌橫通道拆除管片背后注漿效果不好背后注漿不足形成的空洞（大石—漢溪區(qū)間）管片背后部分已固結(jié)的注漿體部分未固結(jié)、易形成水通道的注漿體注漿不足形成空洞管片背后的積水從注漿孔噴出結(jié)泥餅與噴涌在密封倉中共生示意圖2、泥餅的形成泥餅是刀盤切削下來的細(xì)小顆粒、碎渣在密封的土艙內(nèi)和刀盤區(qū)重新聚集而成半固結(jié)或固結(jié)的塊狀體。地質(zhì)條件；盾構(gòu)機易形成泥餅的底層有；可塑、硬塑狀的粘土類底層、粘土質(zhì)砂土層、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、母巖為花崗巖的殘疾土層，全風(fēng)化巖層和強風(fēng)化巖層等。盾構(gòu)機選型；刀盤系統(tǒng)對泥餅的影響，攪拌系統(tǒng)和密封艙對泥餅的影響在密封土倉內(nèi)對渣土具有攪拌作用的裝置。螺旋機輸送器出土系統(tǒng)對泥餅的影響。施工條件泥餅造成的危害泥餅引起地面塌陷泥餅引發(fā)地表隆起泥餅引發(fā)江底噴涌和塌陷泥餅引發(fā)盾構(gòu)機主軸承損壞廣州地鐵四號線琶－侖區(qū)間地面沉降事故（結(jié)泥餅）

7月31日早晨，在78環(huán)掘進過程，速度非常緩慢，出土溫度達到80℃，盾構(gòu)機NO1～6號臺車溫度45℃左右，靠近盾體處溫度更高，伴有灼熱的水蒸氣噴出，人無法在前端停留

該處地層應(yīng)為：刀盤上半部掌子面及上方1米范圍內(nèi)為紅層強風(fēng)化地層，再上為淤泥層和淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層，而盾構(gòu)刀盤下半部為紅層中風(fēng)化帶，是“上軟下硬”復(fù)合地層。由于盾構(gòu)掘進速度很慢，對上部強風(fēng)化帶擾動較大，引起上方的水及淤泥粉細(xì)砂不斷流失。在74環(huán)掘進過程，曾產(chǎn)生冒漿，加速了對地層的攪動，而75環(huán)掘進中，每次停機起動時都出現(xiàn)“噴涌”現(xiàn)象，出碴比正常多一車（正常為4.5車，實際出碴達5.5車），從出碴中可以看到有部分粗砂粒。

228環(huán)掘進至1600mm，推力大于1800t，刀盤扭矩達80%～90%（4.6MN?m～5.2MN?m），速度卻仍然難以提升，維持在10mm/min左右。當(dāng)229環(huán)掘進至1200mm，推力大于1800t，扭矩高達80%～100%（4.6MN?m～5.7MN?m），而掘進速度仍為6mm/min左右，此時刀盤密封溫度升至50℃，渣土溫度也明顯升高。不斷地加水、攪拌、出土，起到了一定效果，隨著部分巖塊和泥餅的洗出，螺旋輸送機開始正常出土，土倉內(nèi)土壓逐漸正常。229環(huán)掘進完成。該環(huán)管片共使用泡沫1桶，出渣20車（約300m3）。泥餅的防治措施在易形成泥餅的底層中掘進時，應(yīng)考慮采取以下措施：格局地質(zhì)條件有針對性地向密封土倉和刀盤面板適量加注高質(zhì)量的泡沫或聚合物或膨潤土或其他兩種混合液甚至三種混合液等，以改良土體的和易性和塑性；在淺埋隧道施工中、刀盤的開口率小于40%并且底層標(biāo)慣性值大于20mm的情況下，地層相對自穩(wěn)定時，設(shè)定的出土壓力不宜超過主動土壓力，并且最好控制在1.0kg/cm2以下，宜采用土壓平衡盾構(gòu)；若地層穩(wěn)定性較差，但隔氣較好時，宜采用輔助氣壓作業(yè)，掘進時宜采用欠壓土壓平衡模式；采用冷卻措施，避免密封土倉高溫高熱；避免密封土倉飽滿時長期停機，宜以泥漿或粘性差的沙土代替部分土體充填密封土倉（可通過密度指標(biāo)來控制）。盾構(gòu)法隧道工程事故分析和風(fēng)險控制南京地鐵盾構(gòu)進洞事故事故描述：1、工程概況南京某區(qū)間隧道為單圓盾構(gòu)施工，采用1臺土壓平衡式盾構(gòu)機從區(qū)間右線始發(fā)，到站后吊出轉(zhuǎn)運至始發(fā)站始發(fā)，從該站左線二次始發(fā)，到站后吊出，解體，完成區(qū)間盾構(gòu)施工。該區(qū)間屬長江低滿灘地貌，地勢平坦，場地底層呈二元結(jié)構(gòu)，上部主要以淤泥粉質(zhì)粘土，下部以粉土和粉細(xì)砂為主，賦存于粘性土中的地下水類型為空隙潛水，賦存于砂性土中的地下水具一定的承壓性，深部承壓含水層中的地下水與長江及外秦淮河有一定的水力聯(lián)系。到達端盾構(gòu)穿越底層主要為中密、局部稍密粉土，上部局部為流塑狀淤泥粉質(zhì)粘土，端頭井6m采用高壓旋噴樁配合三軸攪拌樁加固體。2、事故經(jīng)過在盾構(gòu)進洞即將到站時，盾構(gòu)機刀盤頂上地連墻外側(cè)，人工開始破除鋼筋，操作人員轉(zhuǎn)動刀盤，方便割除鋼筋，下部保護層破碎，刀盤下部突然出現(xiàn)較大的漏水漏砂點，并且迅速發(fā)展，擴大，瞬時涌水砂量約為260m3/h，十分鐘后盾尾極具沉降，隧道內(nèi)局部管片角部及螺栓部位產(chǎn)生裂縫，洞內(nèi)作業(yè)人員迅速調(diào)集方木及木楔，對車架與管片緊鄰部位進行加固，控制管片進一步變形，僅不到一小時時間，到達段地表產(chǎn)生陷坑，隨之繼續(xù)沉陷，所幸我人員傷亡，搶險小組決定采取封堵洞門方案。3、處理措施

搶險小組利用應(yīng)急抽水泵排除積水，同時確定采取封閉兩端洞門的方案，在該車站端頭外層鋼筋側(cè)放置竹膠版，采用編織袋裝沙土及水泥封堵，迅速調(diào)集吊車及注漿設(shè)備進場，采用鋼板封堵洞門；始發(fā)站洞內(nèi)積極搶險，利用方木對車架與管片進行支頂，在無法控制搶險的情況下安全撤出作業(yè)人員，在洞內(nèi)進行袋裝水泥施工，共用水泥90t，碼砌過程局部滲水，為確保擋墻穩(wěn)固，決定在始發(fā)站洞口封堵，之后開始拆除洞口的鋼軌。第二天，盾構(gòu)到達車站端頭繼續(xù)洞門鋼板封堵，并及時澆筑混凝土34立方，在鋼板背面架設(shè)工字鋼作為斜支撐，根據(jù)地表沉降情況，調(diào)集設(shè)備進行地表注漿加固，始發(fā)站洞門施工袋裝水泥擋墻，利用管片小車用龍門吊吊運到井下，工人碼砌并開始加工鋼筋網(wǎng)片，模板第三天，接受車站端頭3根型鋼支撐已全部架好，繼續(xù)向已封堵好的剛環(huán)內(nèi)澆筑混凝土。但剛環(huán)下部又開始漏水，漏砂現(xiàn)象，現(xiàn)場組織人員用袋裝水泥、棉被堵漏，并增加水泵抽水，晚上安裝兩根鋼支撐，井下立摸澆筑右線盾構(gòu)井2m高范圍內(nèi)混凝土。之后幾天，始發(fā)站水泥擋墻施工完成，又安裝鋼筋網(wǎng)和模板，縱橫向設(shè)置型鋼支撐，端頭經(jīng)兩側(cè)繼續(xù)鉆孔并注雙液漿，右線端頭澆筑混凝土，地表沉陷處土方回填，端頭經(jīng)左側(cè)立摸，后向洞內(nèi)注水，注水速度為51m3/h，并注聚氨酯堵漏。事故發(fā)生十日后，接受車站端頭部位繼續(xù)澆筑混凝土，險情的到有效控制。4、管片堵漏止水，管片滲漏水部位主要以注水泥漿或丙烯酸鹽一號線華貴路塌房（通過砂層）右線2#機掘至華貴路122#~138#民房下時，地面發(fā)生了大沉降，其后引發(fā)了西段泥水盾構(gòu)掘進唯一的一次地面坍陷和民房倒塌事故。隧道穿過的斷面基本上是砂、粘土和強風(fēng)化各占三分之一。廣州地鐵三號線市－番區(qū)間康樂園9#樓開裂

2月19日凌晨8時左右，掘進至299環(huán)，盾構(gòu)機頭處于9號樓下方。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)9號樓結(jié)構(gòu)有多處裂紋出現(xiàn)，其中二樓華譽律師事務(wù)所多間辦公室墻壁開裂明顯，另有4棟居民樓三層的內(nèi)外墻也有不同程度的開裂。9#樓北邊柱位監(jiān)測最大沉降-33mm，部分區(qū)域地表下還出現(xiàn)不同程度的空洞。2004.2-2004.5搶險加固，右線在康樂園9#樓受困約3個月，5月才恢復(fù)掘進。廣州地鐵一號線烈－公區(qū)間路面隆起廣州地鐵五號線西場－草暖公園區(qū)間盾構(gòu)機被卡事故

四號線大學(xué)城專線【大~小】盾構(gòu)區(qū)間左線盾構(gòu)機盾體側(cè)翻

2005年4月29日夜班，左線盾構(gòu)機后點垂直姿態(tài)偏離中心達到180mm，大小項目部決定轉(zhuǎn)動刀盤，以使刀盤前方底部的豆粒石攪動，在推進中糾正盾構(gòu)機垂直姿態(tài)。

2005年4月30日0點50分時開始啟動3個刀盤電機，凌晨1點刀盤NO1、2、3電機先后過負(fù)跳閘（該現(xiàn)象在平時掘進中出現(xiàn)較多）。后啟用8個電機運轉(zhuǎn)，但刀盤仍然無法轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)這些情況時，從設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)故障提示為電機過負(fù)。最后做出了啟動10個電機轉(zhuǎn)動刀盤的決定，同時縮回了頂在管片上的千斤頂，只留下24號一個千斤頂頂在管片上，啟動后操作手發(fā)現(xiàn)電流上升較大，刀盤扭矩瞬時值高達9720KN·m，操作手馬上停止操作，幾秒鐘后盾體突然發(fā)生滾動，就產(chǎn)生了順時針方向轉(zhuǎn)動約29°的翻轉(zhuǎn)，一個千斤頂撐靴墊板被損壞，盾構(gòu)機的雙軌梁、皮帶機等部位也隨之發(fā)生扭曲變形。處理方案：超壓力注漿造成管片破碎

2004年3月1日凌晨，廣州地鐵三號線瀝滘——大石區(qū)間項目部利用管片吊裝孔對614環(huán)的A3塊3點鐘位置進行二次注漿，手動注漿機沒有安裝壓力表，由于注漿壓力過大造成614環(huán)錯臺達55mm,A3管片吊裝孔附近出現(xiàn)5道縱向水平裂縫，裂縫寬度0.1～3.8mm，管片嚴(yán)重破損，同時在1點鐘位置出現(xiàn)大量的漏水。隧底為中風(fēng)化泥巖，抗壓強度7.6～19.6MPa，圍巖為強、中、微風(fēng)化巖，裂隙發(fā)育，與上覆砂層的水力聯(lián)系密切，為典型的裂隙水發(fā)育帶。第一步：加固隧道。3月1日至2日項目部采用120型鋼及木撐對613環(huán)至615環(huán)的管片進行臨時支撐加固處理；第二步：注漿封堵；第三步：拆除支撐恢復(fù)掘進。

(注漿材料和注漿方法有改進的余地）地表冒漿隧道漏水（1）廣州地鐵一號線遇水膨脹止水條失效；（2）隧道末端；（3）橫通道與圓形隧道接口；（4）峒門防水。密封圈壓板損壞盾構(gòu)始發(fā)超限（小新區(qū)間左線）小新區(qū)間左線的小松盾構(gòu)機于7月17日夜間－3環(huán)掘進時，盾構(gòu)機刀盤進入車站連續(xù)墻，此時，盾構(gòu)機姿態(tài)發(fā)生突變，水平偏差達到－108mm。承包商試圖通過將左右千斤頂行程差增大的方法進行糾偏，但由于盾體大部分在始發(fā)托架上，糾偏非常困難，致使－2環(huán)至第4環(huán)掘進過程中，盾構(gòu)機水平向左偏差均超過100mm，最大偏差－111mm，超出設(shè)計限界。原因分析小松盾構(gòu)機正式掘進前對測量成果進行了復(fù)核，測量成果表明，始發(fā)臺整體向左有23mm位移偏差。可以排除由于始發(fā)臺定位和反力架定位問題造成的影響。經(jīng)認(rèn)真分析，主要原因有以下幾方面：（1）盾構(gòu)機操作有所失誤（2）始發(fā)架設(shè)計和反力架支撐設(shè)計顯得薄弱。二、機械事故1，大軸承事故1、大軸承事故之一：廣州地鐵1號線烈－公區(qū)間。43舊盾構(gòu)機大軸承事故之二：廣州地鐵三號線珠－客區(qū)間大齒圈內(nèi)發(fā)現(xiàn)異物大軸承事故之三：深圳地鐵一號線某盾構(gòu)區(qū)間大軸承密封被燒2、刀盤損壞事故刀盤損壞之一：廣州地鐵三號線瀝－大區(qū)間刀盤解體多處開裂一號刀盤也開裂刀盤解體的原因分析：a、結(jié)構(gòu)設(shè)計；b、刀盤鋼結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量；c、施工控制；d、材質(zhì)。重新安裝掉落在土倉的輻條刀盤損壞之二：廣州地鐵四號線刀盤磨平刀盤損壞之三：廣州地鐵二號線刀盤磨平刀盤損壞之四：北京